108亿光年外，一个星系漏了一个大洞，或来自于4000万年前的碰撞
大约100年前，美国天文学家埃德温·哈勃首次证明了仙女座大星系不在银河系之内，让人类意识到河外星系的存在。
经过长期的观测，哈勃将宇宙中的星系按照形状分为三类：漩涡星系、椭圆星系和不规则星系。但是，除了这三种星系之外，后来的科学家们还在宇宙中发现了一种极其罕见的星系——环状星系（ring galaxy）。
（图片说明：著名的环状星系——哈氏天体）
根据观察，环状星系内部拥有着许多质量非常大、温度非常高、非常明亮且年轻的蓝色恒星。但是，在星系的中心区域，发光的天体却非常少。因此，从远处观测，这些星系就像是一个巨大的甜甜圈。1950年的时候，天文学家亚特·霍格在距离地球6亿光年以外发现的哈氏天体(Hoag's Object)，就是典型的环状星系。
关于环状星系究竟是怎么形成的，天文学家们始终充满了疑问。因此，环状星系也成为了很多人研究的重点。
除了哈氏天体之外，科学家们还发现了一些环状星系。而下图所展示的星系R5519，尤其值得注意。最近，澳大利亚ARC三维全天体物理学卓越中心（ASTRO 3D）的天文学家Tiantian Yuan和她的同事们对这个星系进行了长期的观测和研究，最近将新的研究成果发表在了《自然天文学》杂志上。
（图片说明：星系R5519）
她向我们介绍：“这是一种非常令人好奇的天体，我们以前从没有见到过。它看起来那么奇怪，却又让人感到熟悉。”
根据他们的观测，R5519的边缘非常巨大，平均跨幅有42400光年。在这个星系内部，有着一个直径约17612光年的巨大空洞。这里不像普通星系一样隆起、拥有着更高的恒星密度，反而是一片漆黑，发光天体极少。
目前科学家们提出了关于环状星系形成的两种说法：其中一种理论相对比较温和，认为是整个星系的轨道共振导致的。但通常来说，科学家认为这个现象普遍发生在棒旋星系（漩涡星系的一种）中，但是他们在R5519中并没有发现旋臂，因此它不太可能是通过这种方式形成的。
（图片说明：车轮星系，有科学家认为它是碰撞形成的环状星系）
因此，第二种理论看起来比较合理，那就是环状星系R5519并不是独立形成的，而是两个星系发生碰撞而成。不过，这种碰撞并不是合并式的碰撞，而是一次暴力的穿心而过，一个星系从另一个星系的核心穿过，导致后者的核心被剥离后留下了这样的形状。
科学家们还找到了另一个可能的证据，那就是R5519的恒星形成率。据观测，R5519每年新增恒星的总质量大约是太阳的80倍，这在已经观察到的星系中属于比较高的数据。他们推测，这或许是它被另一个星系击穿所导致的。当R5519内部的气体和尘埃被另一个星系冲击后，原有的平衡被打破，更容易在引力的作用下凝聚，坍缩形成恒星。
（图片说明：科学家模拟R5519遭遇碰撞过程的动画）
既然“肇事现场”已经发现，科学家们也推测出了“肇事原因”，那么，“凶手”在哪？
他们发现，在它附近，一个名为G5593的星系很可能就是“肇事者”。它是R5519的伴星系，在科学家的推测中，它在大约4000万年前（相对于我们看到的场景，而不是实际发生的时间）入侵R5519。二者发生了剧烈的碰撞，而R5519的核心也被它带走，留下了一个巨大的空洞。
实际上，这个推测最初也并非是科学家们的首选。因为根据现有理论，通过碰撞而形成的环状星系，比另一种渠道形成的概率要低1000倍。因此，如果想要验证这个猜测，科学家们还需要更多的观测。比如在未来持续对比两个星系的位置，从而反推出它们曾经经历过的事件。
（图片说明：环状星系Zw II 28）
这样的碰撞过程，或许也可以帮助我们理解像银河系这样的漩涡星系是如何演化的。
科学家们利用计算机模拟了通过碰撞形成环状星系的过程，发现：并非所有的星系都可以在碰撞后形成环状星系，其前身必须有一个非常薄的星系盘，我们暂且称之为圆盘状的星系。澳大利亚国立大学的天文学家Kenneth Freeman告诉我们：“薄的星系盘是定义漩涡星系的关键：在聚集起来之前，这些星系还处于无序状态，我们很难称之为螺旋星系。”
但是，在宇宙早期，这样的星系盘的形成是不太可能的。那个时候宇宙非常热，天体也非常混乱，就像是一群刚出生没几年的熊孩子一样到处乱跑。因此，那个时候的星系的形状也比较不规则，很难拥有稳定的结构。据推测，像银河系这样有明显圆盘形状的相对有序的星系要在宇宙大爆炸的40-60亿年以后才会出现。比如银河系的银盘，可能是在90亿年前才形成，那个时候距离宇宙大爆炸已经48亿年了。
有趣的是，就在一周之前，科学家们还在125亿光年之外发现了另一个环状星系。再加上108亿光年以外的R5519，都比理论上圆盘状星系出现的时间还要早。这似乎宇宙在暗示着我们：圆盘状的星系在早期宇宙中可能并没有想象中那么罕见，它们至少在125亿年前就出现了，虽然未必有很多。
关于早期宇宙到底是什么模样，我们目前所知还非常有限。正是通过这些遥远的天体以及科学家的推测反演，我们才能够想象到一个早期宇宙的形状。我们目前观测到的环状星系还非常有限，也许随着人类观测能力的不断提升，我们将会更了解这种罕见的天体，甚至是更加罕见的天体。
可以确定的是，早期宇宙的模样正在一点一点被我们破解。早晚有一天，即使不用回到过去，我们也能看见那个一百多亿年前的宇宙。